用于光伏电站的一次调频/虚拟惯量响应控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于光伏电站的一次调频/虚拟惯量响应控制方法及装置，该方法包括：获取光伏电站并网点处的电网频率偏差、电网频率变化率、飞轮储能阵列系统的第一电量状态和电池储能阵列系统的第二电量状态；根据第一电量状态和第二电量状态判断混合储能系统是否满足一次调频/虚拟惯量响应条件；若是，则根据控制光伏阵列系统和混合储能系统进入一次调频/虚拟惯量响应控制模式；若否，则控制混合储能系统进入闭锁状态。本发明专利技术在光伏电站中配置了混合储能系统，通过控制混合储能系统充放电来参与电网一次调频/虚拟惯量响应，提高了光伏电站电参与电网一次调频/虚拟惯量响应的稳定性及安全性。

【技术实现步骤摘要】
用于光伏电站的一次调频/虚拟惯量响应控制方法及装置
本专利技术涉及电网调频
，尤其是涉及一种用于光伏电站的一次调频/虚拟惯量响应控制方法及装置。
技术介绍
光伏发电的有功出力具有随机性、波动性和间歇性，随着新能源的渗透率不断提高，新能源并网运行给电网频率安全带来了前所未有的挑战，尤其是现已建成的多条特高压直流输电线路，直流大功率闭锁导致系统出现短时大容量的功率缺额的同时，也会导致送端或受端系统频率大幅突变。目前，光伏电站普遍不参与电网一次调频/虚拟惯量响应，传统电网的调频任务主要由具有转动惯量的火电机组承担，随着电网中新能源装机占比的快速增长，大量新能源替代传统常规电源后，系统中原有的转动惯量和调频能力大幅减小，电网的调频能力以及抗干扰能力不断下降。因此，光伏电站具备主动参与电网一次调频/虚拟惯量响应的能力是至关重要的。目前，实现光伏电站一次调频/虚拟惯量响应的主要方式包括：1.光伏电站采用功率差值控制模式，根据不同光照参数，使光伏电站在浮动的减载水平下运行。2.光伏电站采用变减载控制的光伏发电参与电网频率调节的控制方法，依据电网频率改变减载率。3.光伏电站通过加装快速频率响应装置进行一次调频/虚拟惯量响应。4.光伏电站通过配置储能系统或储能系统承担电网一次调频/虚拟惯量响应任务。然而，针对于上述前3种调频方式，其均建立在预留光伏电站有功出力的基础上使其单独参与电网一次调频，具备向上/向下调节电网频率的能力，但并不具备虚拟惯量响应能力。另外，光伏电站单独参与电网一次调频，预留光伏电站有功出力会导致弃光的问题，从而造成经济性损失；光伏电站有功出力的调节能力与光照情况密切相关，具有随机性、波动性及不确定性，因此，以上前3种方式并不是光伏电站参与一次调频/虚拟惯量响应的最佳方式。在上述第4种调频方案中，如果仅配置储能系统，在参与一次调频/虚拟惯量响应的过程中可能存在连续上调或下调的情况，导致SOC（StateOfCharge，荷电状态）电量不足，若通过并联方式配置更多的储能系统以获得更多的SOC电量将导致经济性降低；采用储能系统参与一次调频/虚拟惯量响应的方式，因现有储能系统主要以锂电池为主，存在充放电次数少、能量衰减的问题，且频繁充放电会导致使用寿命短、安全性及可靠性降低的问题。
技术实现思路
本专利技术旨在解决现有技术中光伏电站因不具备传统机组转动惯量而无法主动参与电网一次调频/虚拟惯量响应、光伏电站因采用减载运行预留光伏出力的调频模式带来的弃光和经济性损失、现有储能系统因频繁响应电网一次调频/虚拟惯量而导致的功率或SOC电量不足、现有储能系统因频繁响应电网一次调频/虚拟惯量而导致的使用寿命短及安全性、可靠性差的技术问题。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种用于光伏电站的一次调频/虚拟惯量响应控制方法，在光伏电站中配置了混合储能系统，通过控制混合储能系统充放电来参与电网一次调频/拟惯量响应，提高了光伏电站电参与电网一次调频/虚拟惯量响应的稳定性及安全性，进而提高了光伏电站参与电网一次调频/虚拟惯量响应的调节能力和经济性，避免因光伏电站单独参与电网调频及虚拟惯量响应而导致光伏逆变器频繁执行调频动作带来的安全性及稳定性差的问题，减少弃光问题，从而利于促进新能源消纳，提高新能源大规模并网的安全性和可靠性。为此，本专利技术的第二个目的在于提出一种用于光伏电站的一次调频/虚拟惯量响应控制装置。为了解决上述问题，本专利技术第一方面实施例提出一种用于光伏电站的一次调频/虚拟惯量响应控制方法，所述光伏电站包括光伏阵列系统和与所述光伏阵列系统连接的混合储能系统，所述混合储能系统包括飞轮储能阵列系统和电池储能阵列系统，所述用于光伏电站的一次调频/虚拟惯量响应控制方法包括：接收到自动发电控制系统下发的AGC（AutomaticGenerationControl，自动发电控制）控制指令后，实时获取所述光伏电站并网点处的电网频率偏差、电网频率变化率、所述飞轮储能阵列系统的第一电量状态和所述电池储能阵列系统的第二电量状态；根据所述第一电量状态和第二电量状态判断所述混合储能系统是否满足一次调频/虚拟惯量响应条件；若是，则根据所述电网频率偏差和所述电网频率变化率控制所述光伏阵列系统和混合储能系统进入一次调频/虚拟惯量响应控制模式，以在所述一次调频/虚拟惯量响应控制模式下，控制所述混合储能系统和所述光伏阵列系统进行一次调频/虚拟惯量响应；若否，则控制所述混合储能系统进入闭锁状态，以对所述混合储能系统的工作状态进行修正，直至所述混合储能系统满足所述一次调频/虚拟惯量响应条件。根据本专利技术实施例的用于光伏电站的一次调频/虚拟惯量响应控制方法，在光伏电站中加装混合储能系统，使光伏电站同时具备一次调频/虚拟惯量响应的能力，可基于混合储能系统进行充放电，利用飞轮储能阵列系统短时高功率频繁充放电特性，当电网频率发生时间较短且负荷扰动幅度较小的波动时，优先响应电网频率变化，当飞轮储能阵列系统因响应电网频率发生时间较长且负荷扰动幅度较大的波动而导致功率不足或SOC不足时，电池储能阵列系统辅助飞轮储能阵列系统进行调频，配合光伏电站完成功率调节。该用于光伏电站的一次调频/虚拟惯量响应控制方法可以充分发挥飞轮储能阵列系统可以短时高功率频繁充放电的技术特性，大幅降低电池储能阵列系统的充放电次数，延长其使用寿命，降低电池储能阵列系统的充放电倍率及深度，大幅提高安全性及可靠性，降低电池火灾爆炸等安全隐患，提高光伏电站参与电网一次调频/虚拟惯量响应的调节能力和经济性，避免因光伏电站单独参与电网调频及虚拟惯量响应而导致光伏逆变器频繁调频动作带来的安全性及稳定性差的问题，减少弃光问题，从而利于促进新能源消纳，实现光伏电站在全工况运行条件下具有一次调频/虚拟惯量响应的能力，提高了光伏电站并网的稳定性和抗扰性。另外，根据本专利技术上述实施例的用于光伏电站的一次调频/虚拟惯量响应控制方法还可以具有如下附加的技术特征：进一步地，当所述第一电量状态处于第一预设电量范围，且所述第二电量状态处于第二预设电量范围时，确定所述混合储能系统满足一次调频/虚拟惯量响应条件；或者，当所述第一电量状态处于第一预设电量范围，且所述第二电量状态不处于第二预设电量范围时，确定所述混合储能系统满足一次调频/虚拟惯量响应条件；或者，当所述第一电量状态不处于第一预设电量范围，且所述第二电量状态处于第二预设电量范围时，确定所述混合储能系统满足一次调频/虚拟惯量响应条件；当所述第一电量状态不处于所述第一预设电量范围，且所述第二电量状态不处于所述第二预设电量范围时，确定所述混合储能系统不满足一次调频/虚拟惯量响应条件，其中，所述第一预设电量范围的下限值小于所述第二预设电量范围的下限值，所述第一预设电量范围的上限值大于所述第二预设电量范围的上限值。进一步地，所述根据所述电网频率偏差和所述电网频率变化率控制所述光伏阵列系统和混合储能系统进入一次调频/虚拟惯量响应控制模式，包括：若所述电网频率偏差超出预设频率偏差范围或所述电网频率变化率超出预设频本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于光伏电站的一次调频/虚拟惯量响应控制方法，其特征在于，所述光伏电站包括光伏阵列系统和与所述光伏阵列系统连接的混合储能系统，所述混合储能系统包括飞轮储能阵列系统和电池储能阵列系统，所述用于光伏电站的一次调频/虚拟惯量响应控制方法包括：/n接收到自动发电控制系统下发的AGC控制指令后，实时获取所述光伏电站并网点处的电网频率偏差、电网频率变化率、所述飞轮储能阵列系统的第一电量状态和所述电池储能阵列系统的第二电量状态；/n根据所述第一电量状态和第二电量状态判断所述混合储能系统是否满足一次调频/虚拟惯量响应条件；/n若是，则根据所述电网频率偏差和所述电网频率变化率控制所述光伏阵列系统和混合储能系统进入一次调频/虚拟惯量响应控制模式，以在所述一次调频/虚拟惯量响应控制模式下，控制所述混合储能系统和所述光伏阵列系统进行一次调频/虚拟惯量响应；/n若否，则控制所述混合储能系统进入闭锁状态，以对所述混合储能系统的工作状态进行修正，直至所述混合储能系统满足所述一次调频/虚拟惯量响应条件。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于光伏电站的一次调频/虚拟惯量响应控制方法，其特征在于，所述光伏电站包括光伏阵列系统和与所述光伏阵列系统连接的混合储能系统，所述混合储能系统包括飞轮储能阵列系统和电池储能阵列系统，所述用于光伏电站的一次调频/虚拟惯量响应控制方法包括：
接收到自动发电控制系统下发的AGC控制指令后，实时获取所述光伏电站并网点处的电网频率偏差、电网频率变化率、所述飞轮储能阵列系统的第一电量状态和所述电池储能阵列系统的第二电量状态；
根据所述第一电量状态和第二电量状态判断所述混合储能系统是否满足一次调频/虚拟惯量响应条件；
若是，则根据所述电网频率偏差和所述电网频率变化率控制所述光伏阵列系统和混合储能系统进入一次调频/虚拟惯量响应控制模式，以在所述一次调频/虚拟惯量响应控制模式下，控制所述混合储能系统和所述光伏阵列系统进行一次调频/虚拟惯量响应；
若否，则控制所述混合储能系统进入闭锁状态，以对所述混合储能系统的工作状态进行修正，直至所述混合储能系统满足所述一次调频/虚拟惯量响应条件。


2.根据权利要求1所述的用于光伏电站的一次调频/虚拟惯量响应控制方法，其特征在于，当所述第一电量状态处于第一预设电量范围，且所述第二电量状态处于第二预设电量范围时，确定所述混合储能系统满足一次调频/虚拟惯量响应条件；或者，当所述第一电量状态处于第一预设电量范围，且所述第二电量状态不处于第二预设电量范围时，确定所述混合储能系统满足一次调频/虚拟惯量响应条件；或者，当所述第一电量状态不处于第一预设电量范围，且所述第二电量状态处于第二预设电量范围时，确定所述混合储能系统满足一次调频/虚拟惯量响应条件；
当所述第一电量状态不处于所述第一预设电量范围，且所述第二电量状态不处于所述第二预设电量范围时，确定所述混合储能系统不满足一次调频/虚拟惯量响应条件，其中，所述第一预设电量范围的下限值小于所述第二预设电量范围的下限值，所述第一预设电量范围的上限值大于所述第二预设电量范围的上限值。


3.根据权利要求2所述的用于光伏电站的一次调频/虚拟惯量响应控制方法，其特征在于，所述根据所述电网频率偏差和所述电网频率变化率控制所述光伏阵列系统和混合储能系统进入一次调频/虚拟惯量响应控制模式，包括：
若所述电网频率偏差超出预设频率偏差范围或所述电网频率变化率超出预设频率变化率范围，则控制所述光伏阵列系统和混合储能系统进入所述一次调频/虚拟惯量响应控制模式；
若所述电网频率偏差未超出所述预设频率偏差范围，且所述电网频率变化率未超出所述预设频率变化率范围，则控制所述光伏阵列系统进入AGC调频控制模式。


4.根据权利要求3所述的用于光伏电站的一次调频/虚拟惯量响应控制方法，其特征在于，在所述一次调频/虚拟惯量响应控制模式下，具体包括：
当所述电网频率变化率大于所述预设频率变化率范围的上限值，或者所述电网频率偏差大于所述预设频率偏差范围的上限值时，闭锁所述AGC控制指令，并执行预设的一次调频/虚拟惯量响应吸收有功功率动作流程；
当所述电网频率变化率小于所述预设频率变化率范围的下限值，或者所述电网频率偏差小于所述预设频率偏差范围的下限值时，闭锁所述AGC控制指令，并执行预设的一次调频/虚拟惯量响应释放有功功率动作流程。


5.根据权利要求4所述的用于光伏电站的一次调频/虚拟惯量响应控制方法，其特征在于，预设的所述一次调频/虚拟惯量响应吸收有功功率动作流程，包括：
根据所述电网频率偏差和所述电网频率变化率计算所述混合储能系统的吸收有功功率调节量；
获取所述飞轮储能阵列系统的有功功率和所述混合储能系统的总有功功率，并将所述吸收有功功率调节量与所述飞轮储能阵列系统的有功功率和所述混合储能系统的总有功功率进行比较；
若所述吸收有功功率调节量小于或等于所述飞轮储能阵列系统的有功功率，则控制所述飞轮储能阵列系统单独吸收有功功率，并在所述飞轮储能阵列系统单独吸收有功功率的过程中，判断电网频率是否恢复正常，若是，则解锁所述AGC控制指令，控制所述光伏阵列系统和混合储能系统退出所述一次调频/虚拟惯量响应控制模式，并控制所述光伏阵列系统进入所述AGC调频控制模式；若否，则判断所述第一电量状态是否达到所述第一预设电量范围的上限值，若达到，则控制所述飞轮储能阵列系统停止吸收有功功率，由所述电池储能阵列系统单独吸收有功功率；若未达到，则控制所述飞轮储能阵列系统持续单独吸收有功功率，直至所述第一电量状态达到所述第一预设电量范围的上限值；
若所述吸收有功功率调节量大于所述飞轮储能阵列系统的有功功率且小于或等于所述混合储能系统的总有功功率，则控制所述飞轮储能阵列系统以满功率吸收有功功率，同时控制所述电池储能阵列系统吸收有功功率，以提供功率补偿，并在所述飞轮储能阵列系统以满功率吸收有功功率的过程中，判断电网频率是否恢复正常，若是，则解锁所述AGC控制指令，控制所述光伏阵列系统和混合储能系统退出所述一次调频/虚拟惯量响应控制模式，并控制所述光伏阵列系统进入所述AGC调频控制模式；若否，则判断所述第一电量状态是否达到所述第一预设电量范围的上限值，若达到，则控制所述飞轮储能阵列系统停止吸收有功功率，由所述电池储能阵列系统单独吸收有功功率；若未达到，则控制所述飞轮储能阵列系统持续以满功率吸收有功功率，同...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛自强，马滕，王智勇，陈烨，
申请(专利权)人：沈阳微控主动磁悬浮技术产业研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21